汽車產(chǎn)品在我國典型干熱環(huán)境下的自然暴露試驗研究

王 俊，張曉東，揭敢新，江 魯

（中國電器科學(xué)研究院有限公 司 工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室，廣州 510663）

汽車產(chǎn)品在我國典型干熱環(huán)境下的自然暴露試驗研究

王 俊，張曉東，揭敢新，江 魯

（中國電器科學(xué)研究院有限公 司 工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室，廣州 510663）

對吐魯番地區(qū)的干熱特殊氣候環(huán)境特征進行了分析，并開展部分樣品在吐魯番地區(qū)的自然暴露試驗，研究其變化趨勢，為進一步應(yīng)用吐魯番干熱自然暴露試驗場開展產(chǎn)品干熱環(huán)境耐候性試驗提供依據(jù)。

干熱氣候環(huán)境；老化；自然暴露試驗；耐候性；環(huán)境嚴酷度

前言

自然暴露試驗從起源至今已有170多年，目前仍是檢驗材料或產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性最直接最可靠的方法。國外發(fā)達國家高度重視并大力建設(shè)自然暴露試驗場[1,2]，美國建有世界上最大規(guī)模的佛羅里達邁阿密濕熱自然環(huán)境試驗基準站（占地10萬m2）和亞利桑那鳳凰城干熱自然環(huán)境試驗基準站（占地15萬m2），對汽車、工程機械、光伏等裝備進行檢測評價，每年開展試驗的樣品達100萬件以上，并基于這兩個基準站數(shù)據(jù)制訂裝備、部件和材料環(huán)境試驗與技術(shù)要求標準。

我國自然暴露試驗場建設(shè)工作與國外發(fā)達國家相比，在場地規(guī)模、試驗?zāi)芰Α⒁?guī)范化管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累等方面還有一定的差距，特別是與國際對標的干熱試驗基準站建設(shè)工作更是起步較晚。2013年，中國電器科學(xué)研究院有限公司與新疆吐魯番自然環(huán)境試驗研究中心合作共建的規(guī)劃面積達10萬m2的吐魯番干熱試驗站已經(jīng)完成首期2萬m2建設(shè)任務(wù)并正式投入使用，這對提高我國重點實物產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性研究水平具有重要推動作用。

本文對吐魯番干熱氣候狀況與世界其他主要干熱地區(qū)氣候狀況進行了比較，并對一些典型產(chǎn)品在吐魯番干熱試驗場的試驗數(shù)據(jù)進行了整理，總結(jié)了試驗樣品宏觀性能變化規(guī)律。下一步將繼續(xù)開展吐魯番氣候?qū)υ囼灅悠肺⒂^性能的影響研究及與國外干熱環(huán)境的比對研究工作。

1 吐魯番氣候環(huán)境特征

圖1（a）、（b）、（c）展示了吐魯番地區(qū)1年當中日均最高氣溫、日均最低氣溫以及月平均降雨量變化情況及其與美國鳳凰城、沙特利雅得兩地的差異。可以看出，吐魯番的氣候具有特殊性，4-8月份氣溫數(shù)據(jù)與國外一些典型自然暴露試驗場氣溫數(shù)據(jù)接近，但其余月份氣溫則會低很多，具有全年溫差大的特點；全年降雨總量稀少，只有16 mm左右，屬于極度干熱環(huán)境，而鳳凰城年降雨總量接近200 mm，利雅得的年降雨總量也有100 mm左右。

圖1 吐魯番日均最高氣溫和最低氣溫、月平均降水總量變化趨勢

2 材料直接暴露試驗

圖2展示了2015年7月份開始投樣的PS標準色板在吐魯番開展直接暴露試驗的黃色指數(shù)變化趨勢。PS材料具有易老化的特點，通常用作評價某地區(qū)短期環(huán)境嚴酷度的標準材料[3]。由圖2可以看出，PS材料投樣后的前兩個月（7、8月份）由于輻照強、氣溫高，黃色指數(shù)變化較快，直到第二年的2、3月份，黃色指數(shù)增加都較為平緩，之后增加的速度又明顯加快。

3 IP/DP箱暴露試驗

圖2 PS樣品吐魯番自然暴露試驗黃色指數(shù)變化

圖3 IP/DP箱自然暴露試驗

IP/DP箱試驗是汽車內(nèi)飾部件或材料經(jīng)常采用的一種自然加速暴露試驗方法（見圖3），試驗箱體具有保溫和當試驗溫度超過最高限溫時自動遮擋太陽光降低箱體內(nèi)溫度作用[4]。圖4為汽車儀表板（PP材料）在吐魯番的試驗情況及與海南同時期試驗樣品的比對情況。可以看出：

1）最高限溫提高，儀表板老化加速；

2）同樣條件下，吐魯番地區(qū)試驗樣品IP/DP箱試驗樣品老化速度高于海南地區(qū)，這說明IP/DP試驗箱的保溫作用彌補了吐魯番冬、春季氣溫較低的不足。

圖4 PP樣品吐魯番IP/DP箱試驗色差變化

圖5 汽車整車吐魯番自然暴露試驗失效趨勢

4 整車自然暴露試驗

圖5展示了2015年9月中旬投試的某乘用車整車在不同階段的新增失效數(shù)量情況，該試驗依據(jù)QC/T 728-2005標準開展[4]，每兩個月對汽車整車進行一次全面的外觀和性能檢查，檢查過程中任何可察覺的變化或變化發(fā)展均記作1次失效。可以看出，從開始投樣到第2年的1、2月份，整車基本上沒有可察覺的外觀或性能變化，但隨著試驗的繼續(xù)及大氣溫度升高，之后各個檢查階段的新增失效數(shù)量逐漸增多。

5 結(jié)語

1）吐魯番氣候與國外典型干熱氣候相比具有特殊性；

2）初步研究表明，吐魯番夏季高溫強輻照氣候?qū)υ囼灅悠泛暧^性能（如黃色指數(shù)、色差、外觀等）影響最為明顯；

3）吐魯番全年氣候?qū)悠肺⒂^性能變化影響研究及全球比對工作有待進一步開展。

[1] 陸啟凱,揭敢新,王俊,等. 汽車氣候老化試驗技術(shù)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社, 2010.

[2] 閆杰,劉麗紅,紀春陽,等. 國內(nèi)外自然大氣環(huán)境試驗的發(fā)展[J]. 中國腐蝕與防護學(xué)報, 2009, 29(1):69-75.

[3] JB/T 11800-2014 , 機械產(chǎn)品環(huán)境條件 大氣環(huán)境嚴酷度分級[S].

[4] 馬堅,揭敢新,劉強,等. 汽車氣候老化應(yīng)用技術(shù)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社, 2013.

[5] QC/T 728-2005, 汽車整車大氣暴露試驗方法[S].

王俊（1978.10-），男，高級工程師，長期從事材料老化、汽車耐候研究。

Research on Outdoor Exposure Test for Automobile Products in Typical Arid Climate in China

WANG Jun, ZHANG Xiao-dong, JIE Gan-xin, JIANG Lu
(State Key Laboratory of Environmental Adaptability for Industrial Products, China National Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663)

This paper analyzes the environmental characteristics of arid climate in Turpan area. The outdoor exposure test for several automobiles samples in this area is carried out, in order to study its variation tendency. This research can provide the basis for the weather-resistant test for these products in arid outdoor exposure testing site in Turpan.

arid climate; weathering; outdoor exposure test; weather-resistance; environment severity index

U465.4

A

1004-7204（2017）02-0031-03